|
蒋炳亮
摘要：通过对柱正截面强度不足破坏特征分析，介绍某商贸城三层柱KZ40截面尺寸和混凝土强度不足的加固处理方法，并对质量效果检测，得出加固后能达到结构安全使用的结论。
关键词：柱正截面；强度不足；加固处理
当前，房屋建筑以多层、高层建筑为主导潮流。建筑结构广泛地运用框架结构受力体系，框架由梁、柱组成，柱是最重要的受力构件。柱正截面强度，即是偏心受压承载力的大小，不仅取决于轴力和弯矩的最不利组合，同时还取决于截面尺寸和材料强度，材料强度包含钢筋与混凝土强度。在设计和施工过程中，当出现柱正截面强度不足情况，则正确运用加固处理方法，保证建筑结构体系的安全性、适用性与耐久性，具有十分重要意义。
1 柱正截面强度不足破坏特征
钢筋混凝土框架柱主要承受纵向压力，其他还承受剪力和弯矩。柱的最终破坏是由于受压区混凝土的压碎所造成的，破坏形态有大偏心和小偏心受压破坏两类。
1.1 大偏心受压破坏
柱正截面大偏心受压破坏特征与适筋受弯构件完全相同，即是受拉破坏。在偏心压力作用下，较远的一侧截面受拉，较近的一侧截面受压。首先随着荷载的增加，受拉区出现横向小裂缝，裂缝不断发展和加宽，裂缝处的拉力由钢筋完全承担，受拉钢筋达到屈服，形成明显加宽的主裂缝向受压一侧截面延伸，受压区高度减小，受压边缘混凝土达到极限压应变而出现纵向裂缝，导致柱截面受压混凝土被压碎而遭到破坏。这时，受压钢筋一般能达到屈服。
1.2 小偏心受压破坏
柱正截面小偏心受压破坏，是从受压区混凝土压碎引起开始的，故也称受压破坏。离纵向压力较近一侧的钢筋受压屈服，而另一侧的钢筋无论是受拉还是受压，均达不到屈服强度，破坏无明显预兆，混凝土强度越高，破坏就越突然，危害极大，应当引起十分重视。
2 工程概况
某商贸城，位于桂林市中山北路，平面呈矩形，框架结构，地上六层，地下一层，高31.2m。一至三层层高5.5m，四至六层层高4.8m，建筑面积62229.6m2。在三层6交J轴的柱KZ40，设计截面尺寸750×750mm，C30混凝土。主体结构施工至第五层时，三层柱模板拆除后检查，发现柱KZ40截面尺寸600×600mm，每边比设计截面尺寸少150mm，并且在距三层楼面起1.0～1.5m区段内混凝土较松散，敲击会脱落。经用回弹仪对该区段混凝土进行回弹检测，强度代表值是16.3MPa。表明该柱KZ40截面尺寸和局部区段（高500mm）混凝土强度达不到设计要求，引起柱KZ40正截面强度不足，存在建筑结构安全隐患，必须进行加固处理。
2.1 引起柱正截面强度不足原因分析
2.1.1 柱截面尺寸不足原因分析
由于四层以上柱KZ40的截面尺寸为600×600mm，三层以下为750×750mm。施工人员一时粗心大意，对设计图纸未完全理解，误以为在三层楼面柱KZ40的截面开始变小为600×600mm，柱钢筋安装后，只检查验收了钢筋质量，而未检查柱KZ40的截面尺寸，从而导致了该柱截面尺寸不足。
2.1.2 柱局部区段混凝土强度不足原因分析
在结构平面布置的柱数量、规格较多，并且柱与楼面梁板混凝土标号不同，分别为C30和C25混凝土。在已经安装好四层楼面模板上浇注三层柱混凝土，是泵送商品混凝土。柱子较高，为了保证混凝土不产生离析现象，就按每2.0m的高度进行浇注。操作工人误以为每个柱每次每段浇注的混凝土均已用振动棒振实了，一时大意，而恰好遗漏了柱KZ40自三层楼面起1.0～1.5m区段内混凝土，未进行振捣密实，使该柱局部区段混凝土强度不足。
2.2 柱正截面强度不足的加固处理
2.2.1 加固处理方法
针对柱KZ40正截面强度不足的情况，必须进行加固处理，即增大柱的截面尺寸至750×750mm，在截面四角新增加三级钢筋直径为25 mm、提高混凝土标号C40（见图1）。
钢筋下部采用化学植筋方法，植入旧混凝土长度不小于700mm；上部钢筋穿过四层楼板并直弯锚固长度为700mm。
2.2.1 加固处理工艺技术要求
1) 旧混凝土面凿毛。使用磨尖的短钢钎、铁锤，对柱截面四周旧混凝土面进行凿毛，要求露出全部粗糙的新鲜混凝土面和碎石，并用水冲洗干净，利于新增混凝土与旧混凝土结合成一体，加强新旧混凝土的粘结力。
2）化学植筋。在柱截面四角处，标出新加纵向受力钢筋位置，然后用电动打孔钻机正对其位置，进行打孔到下面二层柱内，孔深不小于700mm。将孔内粉尘风吹干净，灌入化学固结胶，再插入纵向受力钢筋到孔底。钢筋要求垂直、不偏移。植筋完成检测合格后，就可以绑扎新加柱箍筋。
3）柱模板安装。柱模板安装尺寸为750×750mm，要求安装模板垂直牢固、稳定，上下部封口与模板拼缝严密，模板应刷隔离剂，并保证纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度。在模板每间距2.0m处，开一小孔洞安装混凝土溜槽，便于混凝土的浇注和避免混凝土发生离析现象。
4）混凝土的浇注。新增C40混凝土严格按施工配合比进行配料搅拌，从柱模板上安装的溜槽口灌入混凝土，并用附着式震动器进行振捣，振捣要密实，还应做混凝土抗压试块一组。混凝土凝结后才能拆除柱模板，及时对新浇注的混凝土洒水养护。
3 化学植筋与混凝土试块检验
新加柱纵向受力钢筋化学植筋完成后，现场抽取一组三根钢筋进行抗拔承载力检测，结果为合格；现场制作一组三件的C40混凝土试块，经抗压强度检测试验，其代表强度值为54.2MPa，均满足设计要求。
4 结束语
在工程施工过程中，由于施工管理方面不完善，会发生上述柱正截面强度不足的情况，通过运用正确的加固处理方法，还是能够满足建筑结构的安全性要求。目前该柱加固处理完后，使用了较长一段时间，未发生裂缝等异常现象，效果较好。
参考文献：
[1] 熊丹安 鄢利华 熊海燕 建筑结构 华南理工大学出版社式 2003.4
[2] GB50367-2006 混凝土结构加固设计规范
作者简介：
姓名：蒋炳亮
出生日期：1971年12月
性别：男
职称：高级工程师、全国注册监理工程师、建造师
工作单位：广西嘉华建设项目管理咨询有限公司
通讯地址：广西桂林市西凤路4号广西嘉华建设项目管理咨询有限公司
邮政编码：541001.
联系电话：13005942682，0773-2807218。
备注：本论文于2010年公开发表在《山西建筑》杂志上。
|
桂公网安备 45010702001375号